Удаление влаги из твердых и пастообразных материалов позволяет удешевить их транспортировку, придать им необходимые свойства (например, уменьшить слеживаемость удобрений), а также уменьшить коррозию аппаратуры и трубопроводов при хранении или последующей обработке этих материалов.
Влагу можно удалять из материалов механическими способами (отжимом, отстаиванием, фильтрованием, центрифугированием).
Однако более полное обезвоживание достигается путем испарения влаги и отвода образующихся паров, т.е. с помощью тепловой сушки.
Этот процесс широко используется в химической технологии. Он часто является последней операцией на производстве, предшествующей выпуску готового продукта. При этом предварительное удаление влаги обычно осуществляется более дешевыми механическими способами (например, фильтрованием), а окончательное – сушкой. Такой комбинированный способ удаления влаги позволяет повысить экономичность процесса.
В химических производствах применяется искусственная сушка материалов в специальных сушильных установках, так как естественная сушка на открытом воздухе – процесс слишком длительный.
По своей физической сущности сушка является сложным диффузионным процессом, скорость которого определяется скоростью диффузии влаги из глубины высушиваемого материала в окружающую среду. Удаление влаги при сушке сводится к перемещению тепла и вещества (влаги) внутри материала и их переносу с поверхности материала в окружающую среду. Таким образом, процесс сушки является сочетанием связанных с друг другом процессов тепло- и массообмена (влагоомена).
По способу подвода тепла к высушиваемому материалу различают следующие виды сушки:
1. Конвективная сушка – путем непосредственного соприкосновения высушиваемого материала с сушильным агентом, в качестве которого обычно используют нагретый воздух или топочные газы (как правило, в смеси с воздухом);
2. Контактная сушка – путем передачи тепла от теплоносителя к материалу через разделяющую их стенку;
3. Радиационная сушка – путем передачи тепла инфракрасными лучами;
4. Диэлектрическая сушка – путем нагревания в поле токов высокой частоты;
5. Сублимационная сушка – сушка в замороженном состоянии при глубоком вакууме.
Разработка автоматического управления процесса сушки полидисперсных ...
... воздействием является количество подводимого тепла. 1.СУЩНОСТЬ ПРОЦЕССА СУШКИ Сушка - это процесс удаления влаги из твердого или пастообразного материала путем испарения содержащейся в нем жидкости за счет подведенного к материалу тепла. При сушке обычно удаляется из ...
Последние три вида сушки применяются относительно редко и обычно называются специальными видами сушки.
Высушиваемый материал при любом методе сушки находится в контакте с влажным газом (в большинстве случаев воздухом).
Сушка топочными газами.
В
В качестве сушильного агента применяют газы, полученные либо сжиганием в топках твердого, жидкого или газообразного топлива, либо отработанные газы котельных, промышленных печей или других установок. Используемые для сушки газы, должны быть продуктами полного сгорания топлива и не содержать золы и сажи, загрязняющих высушиваемый материал в условиях конвективной сушки. С этой целью газы подвергаются сухой или мокрой очистке перед поступлением в сушилку. Обычно температура топочных, газов превышает предельно допустимую для высушиваемого материала и поэтому их разбавляют воздухом для получения сушильного агента с требуемой температурой.
Для сушки топочными газами применяются главным образом сушилки, работающие по основной схеме, а также сушилки с частичной рециркуляцией газов.
Сушилки с кипящим (псевдоожиженным) слоем .
Эти сушилки являются одним из прогрессивных типов аппарата для сушки. Процесс в кипящем слое позволяет значительно увеличить поверхность контакта между частицами материала и сушильным агентом, интенсифицировать испарение влаги из материала и сократить (до нескольких минут) продолжительность сушки. Сушилки с кипящим слоем в настоящее время успешно применяются в химической технологии не только для сушки сильносыпучих зернистых материалов (например минеральных и органических солей), но и материалов, подверженных комкованию, например для сульфата аммония, поливинилхлорида, полиэтилена и некоторых других полимеров, а также пастообразных материалов (пигментов, анилиновых красителей), растворов, расплавов и суспензий.
Наиболее распространены однокамерные сушилки непрерывного действия. Высушиваемый материал подается из бункера питателем в слой материала, «кипящего» на газораспределительной решетке в камере сушилки. Сушильный агент — горячий воздух или топочные газы, разбавленные воздухом, который подается в смесительную камеру вентилятором,— проходит с заданной скоростью через отверстия решетки и поддерживает на ней материал в кипящем (псевдоожиженном) состоянии. Высушенный материал ссыпается через штуцер несколько выше решетки и удаляется транспортером. Отработанные газы очищаются от унесенной пыли в циклоне, после чего выбрасываются в атмосферу.
В сушилках этого типа с цилиндрическим корпусом наблюдается значительная неравномерность сушки, обусловленная тем, что при интенсивном перемешивании в слое время пребывания отдельных частиц существенно отличается от его среднего значения. Скорость газа внизу камеры должна превышать скорость осаждения самых крупных частиц, а вверху — быть меньше скорости осаждения самых мелких частиц. При такой форме камеры достигается более организованная циркуляция твердых частиц, которые поднимаются в центре и опускаются (в виде менее разреженной фазы) у периферии аппарата. Благодаря снижению скорости газов по мере их подъема улучшается распределение частиц по крупности и уменьшается унос пыли. Это, в свою очередь, повышает равномерность нагрева (более мелкие частицы, поднимающиеся выше, находятся в области более низких температур) и позволяет уменьшить высоту камеры.
Сушилка кипящего слоя
... сушки легко кристаллизующихся материалов, которые образуют спекающиеся куски. Во всех остальных случаях рекомендуется применять беспровальные решетки. Смесительные камеры . Для сушилок «кипящего» слоя часто применяются в качестве агента дымовые газы, ... еще и скоростью витания частиц ω в . На рис.2. показана схема сушилки для сушки сыпучих материалов в кипящем слое. Сушильный агент получают за ...
Описание технологической схемы установки
При псевдоожижении слоя зернистого материала резко возрастают скорости процессов, связанных с переносом тепла и вещества. Это дает возможность уменьшить продолжительность сушки и обеспечить сушку больших потоков зернистого материала.
В сушилках с кипящим слоем обычно сушат материал, размеры частиц которого не превышают 5 мм. В качестве сушильного агента используются горячий воздух, дымовые газы, горячие инертные газы.
Псевдоожиженный слой может быть создан также за счет другого инертного материала, с которым контактирует высушиваемый материал в токе горячего сушильного агента. В этом случае высушенный материал обычно выводится с сушильным агентом через циклоны.
В кипящем слое происходит быстрое выравнивание температур твердых частиц и сушильного агента и достигается весьма интенсивный тепло- и массообмен между твердой и газовой фазами, в результате этого сушка заканчивается в течение нескольких минут.
При сушке в кипящем слое в качестве сушильных агентов применяют топочные газы и воздух, сушку проводят в аппаратах непрерывного и периодического действия, причем непрерывная сушка производится в одноступенчатых и многоступенчатых сушилках. В последнем случае достигается повышенная степень использования тепла сушильного агента.
Сушка в кипящем слое пригодна для обработки зернистых, неслипающихся и мелкоизмельченных материалов, В сушилках непрерывного действия размер твердых частиц высушиваемого материала должен находиться в пределах от нескольких мм до десятых долей мм.
Высушиваемый материал подается из бункера питателем в слой материала, «кипящего» на газораспределительной решетке в камере сушилки.
Сушильный агент — горячий воздух или топочные газы, разбавленные воздухом,который подается в смесительную камеру вентилятором — проходит с заданной скоростью через отверстия решетки и поддерживает на ней материал в кипящем (псевдоожиженном) состоянии.
В кипящем слое происходит быстрое выравнивание температур твердых частиц и сушильного агента и достигается весьма интенсивный тепло- и массообмен между твердой и газовой фазами, в результате этого сушка заканчивается в течение нескольких минут.
При сушке в кипящем слое в качестве сушильных агентов применяют топочные газы и воздух, сушку проводят в аппаратах непрерывного и периодического действия, причем непрерывная сушка производится в одноступенчатых и многоступенчатых сушилках. В последнем случае достигается повышенная степень использования тепла сушильного агента.
Расчет процесса конвективной сушки сыпучего материала в барабанной, ...
... от теплоносителя к материалу через разделительную стенку; 2) Конвективная – путём непосредственного соприкосновения высушиваемого материала с сушильным агентом. В качестве которого используют: подогретый воздух, топочные газы ... сушильный барабан 3. Параллельно материалу в сушилку подаётся сушильный агент, образующийся от сгорания топлива в топке 4 и смешения газов в смесительной камере 5. Воздух ...
Высушенный материал ссыпается через штуцер несколько выше решетки
и удаляется транспортером. Отработанные газы очищаются от унесенной пыли в батарейном циклоне и рукавном фильтре , после чего выбрасываются в атмосферу.
Основной расчет сушильной установки
2.1. Материальный расчет сушилки
Общее количество испаряемой влаги в единицу времени:
где
G 1 – расход материала (по высушенному материалу).
Переводим G 1 из т/ч в кг/с:
Расход влажного материала:
Тогда
2.2. Расчет параметров сушильного агента при сушке топочными газами
Принимаем коэффициент избытка воздуха =2,7.
Таблица 1.
Состав и расчетные характеристики топлива (мазута)
Состав рабочей массы топлива,
% по массе
Теплота сгорания низшая , кДж/кг
Объем теоретически необходимого воздуха V 0 , м 3 /кг
влажность
W p
зольность
A p
содержание водорода
H p
Мазут сернистый
3,0
0,1
11,2
39800
10,45
Масса G в сухого воздуха, необходимого для сжигания топлива и смешения с топочными газами, зависит от принятой величины коэффициента воздуха α (принимаем α= 3):
где
ρ с.в. – плотность сухого воздуха, ρ с.в = 1,293 [кг/м 3 ];
Нормирование качества воздуха в производственных помещениях
... «Предельно допустимые концентрации (ПДК) вредных веществ в воздухе рабочей зоны». В соответствии с ГОСТ 12.1.007-76 «ССБТ. Вредные вещества. Классификация и общие требования безопасности» все вредные вещества по степени воздействия ... условий жизни. ПДК вредных веществ в воздухе рабочей зоны - это такая концентрация, которая при ежедневном воздействии (но не более 40 часов в неделю) в течение всего ...
V 0 – объем теоретически необходимого воздуха.
Масса сухих топочных газов при коэффициенте избытка воздуха α при сжигании 1 кг мазуту:
Масса водяных паров в топочных газах при коэффициенте избытка воздуха α составляет:
где
х 0 – влагосодержание воздуха.
Лето
Зима
х 0 =0,011 кг/кг
Р н – давление насыщенного водяного пара (табл. 2.5.) [3],
Р н =198 Па;
Р – общее давление влажного воздуха, Р = 99300 Па;
φ 0 — влажность воздуха, φ 0 =74%
Влагосодержание топочных газов при коэффициенте избытка воздуха α :
Лето
Зима
Энтальпия топочных газов, отнесенная к 1 кг абсолютно сухого газа, при коэффициенте избытка воздуха α:
Где
η т – КПД топки, учитывающий потери тепла от неполноты сгорания топлива и от наружного охлаждения топки, η т = 0,95;
— теплота сгорания мазута низшая, =39800 кДж/кг ;
с тл. — удельная теплоемкость мазута, ;
Проектирование системы кондиционирования воздуха
... при изучении курса, и приобретение практических навыков расчета и проектирования систем кондиционирования воздуха. Наряду с учебной используется периодическая литература, нормативно-техническая документация, ... циркуляции воздуха; коэффициент теплопередачи ограждения Расчет коэффициента теплопередачи через ограждения по слоям Таблица 2.1 Наименование ограждения № слоя Наименование и материал слоя ...
t тл. — температура подогрева мазута перед подачей в топку, t тл =90 °С;
Лето
t 0 и х 0 – температура и влагосодержание воздуха:
t 0 = 20,2 ° C , х 0 =0,011 кг/кг;
с в , с п , r 0 – теплоемкость воздуха и пара, удельная теплота парообразования:
с в =1 ,
с п =1,97 ,
r 0 =2493 кДж/кг.
Зима
t 0 и х 0 – температура и влагосодержание воздуха:
t 0 = -10,4 ° C , х 0 =0,0014 кг/кг ;
с в , с п , r 0 – теплоемкость воздуха и пара, удельная теплота парообразования:
с в = 1 ,
Автоматизация процесса сушки в барабанной сушилке
Наиболее целесообразно поддерживать систему в состоянии динамического равновесия, когда при любых возмущающих воздействиях система динамически стремится к некоторому постоянному состоянию, но в реальных условиях практически никогда этого значения не достигая. Обеспечению устойчивости процессов служит автоматизация, которая является объектом изучения наук автоматики, и, в более широком смысле, ...
с п =1,97 ,
r 0 =2493 кДж/кг.
2.3. Внутренний баланс сушильной камеры
Величина ∆ , называемая внутренним балансом сушильной камеры, выражает разность между приходом и расходом теплоты непосредственно в сушильной камере без учета теплоты сушильного агента:
Расчет ∆ ведем для летних и зимних условий.
где
q тр. — удельные потери теплоты на нагрев транспортирующих устройств (вагонеток, конвейера и др.), q тр = 0;
q вл. – удельный приход теплоты с влагой материала,
где
с вл. – удельная теплоемкость влаги, удаляемой из материала для воды,
с вл. =4,19 ;
q м – удельный расход теплоты на нагревание высушенного материала,
где
с 2 – удельная теплоемкость высушенного материала,
где
с 0 – удельная теплоемкость абсолютно сухого материала,
с 0 =0,92 кДж/кг
q п – удельные потери теплоты в окружающую среду, оцениваемая в долях от теплоты, расходуемой на испарение 1 кг влаги,
где
r 0 – удельная теплота парообразования при нормальных условиях (для Н 2 О ), r 0 =2493 кДж/кг;
Теория струйных течений газа
... ламинарными (течение, при котором жидкость или газ перемещается слоями без перемешивания и пульсаций); турбулентными (форма течения жидкости или газа, при ... эффективно удалять излишки тепловыделений, если правильно рассчитана. Воздух подается на нижний уровень помещения и течет в ... ее скорость снижается тем больше, чем дальше он проникнет в помещение. Подмешивание окружающего воздуха в воздушный ...
с п – удельная теплоемкость пара, с п = 1,97 ;
а п – коэффициент для сушки в кипящем слое, а п =0,005;
t 2 – температура сушильного агента на выходе из сушилки, t 2 =130 °С
Температуру θ 1 влажного материала принимаем равной температуре мокрого термометра при средних параметрах окружающего воздуха. В зимних условиях допускается считать, что θ 1 =0 °С (при хранении материала в помещении).
Температуру θ 2 высушенного материала при «мягком» режиме сушки рекомендуется принимать на 5 – 10 °С выше температуры мокрого термометра, определяемой по параметрам сушильного агента на входе в сушилку.
2.4. Построение на
По таблице 2.4. выбираем среднемесячные значения температуры t 0 и относительной влажности φ 0 воздуха для города Владивосток.
=0°С
=50+5=55°С
=49+5=54°С
х 0 = 0,011 кг/кг
х 0 = 0,0014 кг/кг
х 1 = 0,036 кг/кг
х 1 = 0,029 кг/кг
Разработка конструкции теплообменника для охлаждения влажного газа
... работы аппарата, т.е. увеличить количество тепла, передаваемого в единицу поверхности теплообмена при заданном тепловом режиме. Задачей данного дипломного проекта является разработка конструкции теплообменника для охлаждения влажного газа. ... наиболее высокого коэффициента теплопередачи при возможно меньшем гидравлическом сопротивлении; компактность и наименьший расход материала; надежность и ...
=0,28 кг/кг
=0,283 кг/кг
х 2 = 0,280 кг/кг
х 2 = 0,254 кг/кг
I 1 = 962 кДж/кг
I 1 = 978 кДж/кг
I 2 = 927 Дж/кг
I 2 = 847 кДж/кг
283-0.029)=-115.5
Проверка:
Проверка:
Проверка не сходится из-за погрешности построений.
По соотношениям отрезков АВ и В F на линии А F (или их проекции на ось Х) вычисляем кратность смешения воздуха с топочными газами:
Лето
Зима
Коэффициент избытка воздуха α см. в газовоздушной смеси, поступающей в сушильную камеру:
2.5. Расчет расхода воздуха на сушку
Массовый расход абсолютно сухого воздуха в составе сушильного агента рассчитываем используя результаты построения процесса сушки на I – х диаграмме:
Лето:
Зима:
Массовый расход влажного газа
Лето:
Зима:
Расход топлива находим из соотношения массового расхода сушильного агента L и массы сухих газов G с.г. , приходящиеся на 1 кг или 1 м 3 топлива, с учетом кратности n смешения их с воздухом перед сушилкой:
2.6. Расчет рабочего объема сушилки
Размеры сушилки в значительной степени зависят от интенсивности тепломассообменных процессов. Лишь при сушке в кипящем слое решающее значение приобретают условия псевдоожижения.
Общее количество теплоты, затрачиваемого в процесс сушки за 1 секунду:
Лето:
Зима:
Количество теплоты, передаваемой высушенному материалу в рабочем объеме сушилки за 1 секунду:
Интенсивность теплообмена в сушилке характеризуется величиной удельной производительности рабочего объема в слое:
где
K V – объемный коэффициент тепломассообмена. Принимаем K V =0,15 (для каменной соли);
∆ t ср – средний температурный напор. Вычисляется по формуле логарифмического усреднения:
Для расчета ∆ t c р. Находим температурные напоры на входе сушильного агента в сушилку и на выходе из неё:
Находим рабочий объем сушилки по уравнению:
2.7. Расчет параметров псевдоожиженного слоя
По среднему диаметру d т частиц, характером физических свойств влажного воздуха (газа) при средней температуре t ср. (вязкость μ , плотность ρ ) и плотность ρ т материала вычисляют критерий Архимеда.
где
d т = 0,5 мм = 0,5·10 -3 м;
ρ т – плотность материала, ρ т = 1500 кг/м 3 ;
ρ – плотность воздуха,
μ – коэффициент динамической вязкости, μ= 0,024·10 -3 Па·с.
Принимаем величину порозности ε псевдоожиженного слоя в интервале 0,55 ÷ 0,75, определяем критерий Рейнольдса Re .
учитывая, что , находим фиктивную (отнесенную к полному сечению) скорость υ 0 сжижающего газа.
Принимаем ε =0,7
При сушке материала, близкого по составу к малодисперсному, определяем также критическую скорость псевдоожижения υ пс. при ε = 0,4 и число псевдоожижения:
По расходу сухого газа через сушилку и скорости υ 0 находим расчетную площадь S пс. псевдоожиженного слоя и диаметр D пс. сушилки в области псевдоожиженного слоя:
где
х 2 и ρ 2 – влагосодержание и плотность сушильного агента на выходе из слоя, х 2 =0,254 кг/кг·с
где
t ср. – средняя температура воздуха (газа),
Диаметр D пс. сушилки округляем до стандартного по ГОСТ 9931 – 79 (табл.4.3):
Диаметр сушилки D пс. =3000 мм;
Высота сушилки Н пс. =1600 мм.
Уточняем величину фиктивной скорости υ 0 газа псевдоожиженного слоя, величину порозности слоя и расчетную площадь S пс. :
Площадь S р распределительной решетки примерно равна расчетной площади S пс. псевдоожиженного слоя.
Живое сечение распределительной решетки находим по формуле:
где
φ р – доля живого сечения решетки. Принимаем φ р = 0,05
При большом свободном сечении решетки и малом ее сопротивлении распределения потока по сечению решетки будет неравномерным. Для удовлетворения распределения газового потока следует соблюдать определенное соотношение между сопротивлениями слоя и решетки. Минимально допускаемое гидравлическое сопротивление решетки может быть вычислено по формуле:
где
∆ Р сп – сопротивление кипящего слоя, при ε =0,7;
К υ – число псевдоожижения, К υ = 10,93;
ε – порозность неподвижного слоя, ε = 0,7.
Перепад давления в псевдоожиженном слое находим из условия равенства силы гидравлического сопротивления слоя весу всех его частиц:
где
Н пс. – высота кипящего слоя, м
На основе опыта эксплуатации установлены следующие расчетные соотношения, связывающие высоту псевдоожиженного слоя Н пс. и высоту зоны действия струи (зоны гидравлической стабильности) Н ст. с диаметром отверстий распределительной решетки.
Принимаем Н пс = 400 мм =0,4 м , тогда
Расчетную величину d 0 округляем до размеров установленных
ГОСТ 8636 – 69. Принимаем d 0 =5 мм .
Долю живого сечения распределительной решетки подбираем так, чтобы ее сопротивление ∆Р р было примерно равно ∆ P min .
Сопротивление распределительной решетки с кипящим слоем:
где
ζ р – коэффициент гидравлического сопротивления решетки,
где
с – коэффициент зависящий от соотношения диаметра отверстий d 0 и толщины решетки δ . Принимаем с =0,5.
Принимаем ∆Р р ≈∆Р min и определяем скорость газа υ р :
Площадь живого сечения решетки S 0 , соответствующая этой скорости рассчитывается по формуле:
где
ρ 1 – плотность влажного воздуха (газа) при начальной температуре сушки t 1 и влагосодержании х 1 .
Теперь находим φ р :
Число отверстий в решетке определяем по уравнению:
Принимаем n 0= 7134 шт.
Принимаем шахматное расположение отверстий в распределительной решетке по углам равностороннего треугольника. В этом случае поперечный шаг l 1 и продольный шаг l 2 вычисляем по формулам:
Для беспровальных перфорированных решеток, расстояние между верхней распределительной и нижней запирающей решетками:
где
γ м – угол естественного откоса материала. Принимаем γ м =45°
Находим температуру на выходе из псевдоожиженного слоя:
где
с – теплоемкость газа, с =1048 Дж/кг·К;
α – коэффициент теплоотдачи от газа к материалу, Вт/м 2 ·К;
t 1 и t 2 – температура газа на входе и выходе из слоя, °С
θ м – температура материала в слое, θ м =100 °С.
Отсюда выразим коэффициент теплоотдачи:
где
λ – коэффициент теплопроводности, λ =5,60·10 -2 Дж/м·К.
Так как число Рейнольдса Re =7,62 а отношение , то критерий Нуссельта будет вычисляться по формуле:
где
P
Коэффициент теплоотдачи:
Температура на выходе из псевдоожиженного слоя:
Заполнение сушилки материалом G м и среднее время сушки материала:
2.8. Расчет коэффициента теплоотдачи
Для расчета конвективной теплоотдачи применяем эмпирические уравнения, которые устанавливают зависимость критерия Нуссельта, от критерия Рейнольдса:
где
υ – средняя скорость газа, м/с ;
l – определяющий линейный размер, м ;
λ – коэффициент теплопроводности, λ =5,60·10 -2 В Т /м·К ;
ν – кинематический коэффициент вязкости, ν =79,3·10 -6 м 2 /с;
с р – удельная теплоемкость, с р =1059 В Т /кг·К
Pr
Средняя температура сушильного агента:
где
θ м – температура материала, θ м =52°С
Критерий Рейнольдса при сушке в кипящем слое вычисляем по формуле по фиктивной скорости газа υ 0 . Определяющим линейным размером является диаметр d частиц материала.
При критерий Нуссельта вычисляем по формуле:
где
ε – порозность псевдоожиженного «кипящего» слоя, ε = 0,7
Тогда коэффициент теплоотдачи будет равен:
2.9. Расчет гидравлического сопротивления сушильной установки
Потерю давления на трение ∆Р тр. и на преодоление местных сопротивлений ∆Р м. на отдельных участках газового (воздушного) тракта рассчитываем по уравнениям:
где
λ – коэффициент трения;
l – длина расчетного участка тракта;
d э. – эквивалентный диаметр участка тракта;
ρ – плотность газа на участке тракта;
υ – средняя скорость газа на участке тракта;
∑ ζ м – сумма коэффициентов местных сопротивлений на расчетном участке тракта.
Так как доля сопротивления трению в общей потере давления невелика, величину коэффициента трения λ принимаем постоянной и не зависимой от величины критерия Рейнольдса. Для стальных нефутерованных газовоздухопроводов λ= 0,02.
Рассчитываем потери давления на трение ∆Р тр. и на преодоление местных сопротивлений ∆Р м. на отдельных участках газового (воздушного) тракта.
Разделим наш трубопровод на пять участков.
1-й участок:
Принимаем расчетную длину участка l =0,75 м .
Плотность:
Сумма местных сопротивлений:
Принимаем среднюю скорость газа υ =10 м/с.
Эквивалентный диаметр трубопровода:
Потери давления на трение ∆Р тр. :
Потери давления на преодоление местных сопротивлений ∆Р м :
Потери давления на участке тракта:
2-й участок:
Принимаем расчетную длину участка l =3 м .
Плотность:
Сумма местных сопротивлений:
Принимаем среднюю скорость газа υ =10 м/с.
Эквивалентный диаметр трубопровода:
Потери давления на трение ∆Р тр. :
Потери давления на преодоление местных сопротивлений ∆Р м :
Потери давления на участке тракта:
где
ζ г. — коэффициент сопротивления в выходном сечении горелки 1,22,5
Принимаем ζ г. =1,2
3-й участок:
Принимаем расчетную длину участка l =2,87 м .
Плотность:
Сумма местных сопротивлений:
Принимаем среднюю скорость газа υ =10 м/с.
Эквивалентный диаметр трубопровода:
Потери давления на трение ∆Р тр. :
Потери давления на преодоление местных сопротивлений ∆Р м :
Потери давления на участке тракта:
4-й участок:
Принимаем расчетную длину участка l =7,87 м .
Плотность:
Сумма местных сопротивлений:
Принимаем среднюю скорость газа υ =10 м/с.
Эквивалентный диаметр трубопровода:
Потери давления на трение ∆Р тр. :
Потери давления на преодоление местных сопротивлений ∆Р м :
Потери давления на участке тракта:
5-й участок:
Принимаем расчетную длину участка l =7,75 м .
Плотность:
Сумма местных сопротивлений:
Эквивалентный диаметр трубопровода:
Потери давления на трение ∆Р тр. :
Потери давления на преодоление местных сопротивлений ∆Р м :
Потери давления на участке тракта:
Общее сопротивление тракта, находящегося под давлением определяем, суммируя потери давления на всех его участках и в аппаратах:
где
∆ Р В – сопротивление воздушного тракта до топки;
∆ Р Т – сопротивление горелки и топки;
∆ Р р – сопротивление распределительной решетки;
∆ Р сл. – сопротивление псевдоожиженного слоя материла;
∆ Р об. – минимальное разряжение, которое обычно поддерживают в рабочем объеме сушилки, ∆Р об. =10 Па ;
∆ Р стр. – динамическое давление струи газа (воздуха), выходящего из отверстий распределительной решетки,
Общее сопротивление тракта, находящегося под разряжением, рассчитываем, суммируя потери давления в сушильном аппарате, в пылеуловителях и в соединительных газовоздухопроводах:
где
∆ Р об. – минимальное разряжение, которое обычно поддерживают в рабочем объеме сушилки, ∆Р об. =10 Па ;
∆ Р с. –сопротивление сушильного аппарата;
∆ Р ц. – сопротивление циклонных аппаратов;
∆ Р пл. – сопротивление рукавного фильтра, ∆Р пл. =500 Па
∆ Р г. – сопротивление соединительных газовоздухопроводов;
3. Вспомогательные и дополнительные расчеты
3.1. Расчет плотности влажного газа
Рассматривая плотность влажного газа ρ в.г. как сумму плотностей абсолютно сухого газа ρ с.г. и пара ρ п , взятых при их парциальных давлениях, а влагосодержание х как соотношение плотностей пара и воздуха ().
Парциальное давление сухого газа Р п вычисляем как разность между общим давлением смеси Р и парциальных давлений пара Р п .
Парциальное давление пара Р п можно найти по дополнительному графику на I – х диаграмме в зависимости от величины влагосодержания х. При этом общее давление Р влажного газа следует принимать равным 99400 Па , т.е. давление, для которого построена диаграмма.
Плотность сухого газа при давлении Р с.г. и температуре t :
где
Р п =40 мм.рт.ст. = 5332,8 Па
3.2. Расчет потери теплоты в окружающую среду
Тепловой поток Q п через поверхность S ст. стенок сушилки вычисляем по уравнению теплопередачи:
где
К – коэффициент теплопередачи рассчитанный по формуле для многослойной плоской стенки,
где
δ и λ – соответственно толщина и коэффициент теплопроводности различных слоев футеровки и теплоизоляции.
Коэффициент теплоотдачи α 1 от сушильного агента к внутренней поверхности стенки находим с помощью критериальных уравнений:
Критерий Нуссельта:
Суммарный коэффициент теплоотдачи и излучение от наружной поверхности стенки к окружающему воздуху при установке сушилки в помещении можно определить по эмпирическому уравнению:
где
t ст. – температура наружной поверхности стенки, t ст. =45 °С;
t в. – температура окружающего воздуха, t в. =20 °С.
Толщину футеровки и теплоизоляции выбираем по таблице 3.1. стр. 40. при температуре t 1 =775 °С.
Таблица 2.
Толщина футеровки,
мм
Толщина слоев футеровки, мм
шамот
диатом
минеральная вата
775
310
125
125
60
Таблица 3.
Коэффициент теплопередачи:
Площадь поверхности стенки:
Тепловой поток:
Удельную потерю теплоты в окружающую среду определяем по формуле:
где
W – масса влаги удаляемая из высушенного материала за 1 секунду.
3.3. Расчет топки
Выбираем камерную топку.
Объем топки V T рассчитываем по рекомендуемой величине теплового напряжения объема q v :
где
q v – тепловое напряжение объема, q v =100 кВт/м 3 ;
— теплота сгорания угля низшая, = 39800 кДж/кг ;
В Т – расход топлива, В Т =0,036 кг/с .
Соотношение длины L T и диаметра D T выдерживаем в следующих пределах – 1,5 ÷ 3.
3.4. Расчет питателей и затворов
Выбираем шнековый питатель.
Диаметр шнекового питателя:
где
G – расход материала через питатель;
n – частота вращения питателя;
ψ – доля объема питателя, заполненного материалом, ψ= 0,7;
ρ н – насыпная плотность материала;
L – расчетная длина питателя.
3.5. Выбор и расчет пылеуловителей
Объемный расход газов V г в системе пылеулавливания (без учета присосов воздуха) определяем по массовому расходу и параметрам сушильного газа на выходе из сушилки:
